让卡车跑得更健康
EGR系统在国四国五的小车上均有使用,大家对此并不陌生。在国六一般是EGR+SCR一起使用的,但是这并不是一种单纯的组合,依照国六对进气严格的控制,国六的EGR又多了很多改进,一起来看看吧!
首先我们来回顾下EGR系统:
柴油机具有低油耗、高效率的特点,有着良好的经济性和动力性,但柴油机同时具有NOx和微粒排放高等缺点。
废气再循环(Exhaust Gas Recirculation 简称EGR)是将一小部分燃烧废气从排气管引入进气管与新鲜充量混合,人为增加新鲜充量中的废气量,同时降低发动机的燃烧温度,减少NOx的形成。
下图中就是我们正常所见的国四国五空气系统布局图:
但是在国六车辆中其进气路的改变是天翻地覆的,下面我们就来看看不同的车型下的不同的国六空气路的布置吧!
N1类(<3.5吨)
我们先分析一下气路走向——新鲜空气依次经过空气滤清器、空气流量计、增压器、中冷器、节气门和进气歧管进入燃烧室。
燃烧后的废气从排气歧管分为两部分:一小部分废气经过EGR阀后到EGR冷却器进入到燃烧室;另一部分废气用来驱动增压器涡轮,这部分的废气依次经过涡轮增压器、DOC、DPF和SCR反应箱。
但是当废气经过DPF后,又有一部分废气经过了另一个EGR,直接引入到增压前段。这另外一个EGR是什么呢?又为什么要配这么个EGR呢?
DPF后端的EGR被称为低压EGR,与此相对应得我们正常的EGR被称为高压EGR,这主要是根据前后的压力来分的,也有的会称作高低温EGR
既然有了高压EGR,为什么还要配置低压EGR系统呢?
1、由于低压EGR的废气的温度和压力较低,能够极大地增加EGR率,从而最大限度的减少NOx的排放,减轻SCR反应箱的负担。
2、低压EGR引入的废气是经过DPF的,所以相较于高压EGR而言更加的洁净,不容易造成对EGR冷却器和EGR阀的堵塞。堵塞和阀卡滞是小车EGR系统中常见的故障,但是在低压EGR的系统中就会极大地降低这种故障率。
目前国六项目中小车和部分轻卡很多都会使用这种布置,那么高低压EGR是怎么工作的呢?
正常情况下,国六中高压EGR只用作快速暖机和低负荷情况使用,在车辆正常运行和高负荷情况下基本上都是使用的低压EGR,两者在一起使用的工况极为少见!
那么两者又是怎么运作的,怎么达成进气量的精准控制的呢?
国六小车高压EGR主要是暖机和冷启动时使用,所以在EGR中冷器前后新新增了旁通阀,且旁通阀的开启与关闭受到水温限制。
1. 当冷却液温度<60℃时,需要打开旁通阀,快速暖机。
2. 当冷却液温度>60℃时,废气经过EGR冷却器冷却降温后进入燃烧室。
EGR中冷是EGR系统中非常重要的一环,国六中为了检测其中冷效率,会在中冷后新增一个温度传感器,用于OBD监控,测量废气温度。
再看低压EGR系统——由于在高低压EGR系统中,大部分工况都是低压EGR,所以低压EGR系统设计的更为复杂。
在布置图中,我们可以清晰的看到低压EGR系统中有以下三个主要电气部件:TVA(排气节气门)、压差传感器、温度传感器。
排气TVA主要就是在高低压EGR系统中配有,当低压EGR工作时,通过减小排气节气门开度使排气背压增加,增加废气通过低压EGR阀的流速,从而增加流量。
对于安装位置要求,正常安装在低压EGR之后就行,一般有两种,参考下图:
那么对于压差传感器的作用呢?绝大部分人看到压差传感器的位置都会猜测,主要是检测EGR阀和中冷器是否堵塞,用于OBD报错。
不好意思,错了!小轨负责任的告诉各位,压差传感器的作用是作为EGR流量的输入参考值。所以若是遇到国六系统报低压EGR系统流量方面的错误,压差传感器也是需要检查的。
流量相关故障 |
低压EGR系统流量过小 |
高压EGR系统流量过小 |
EGR系统流量过高 |
低压EGR系统流量过高 |
高压EGR系统流量过高 |
除此之外,低压EGR的温度传感器也作为EGR流量的输入量,并且也同样有对中冷效率进行OBD监控的作用。
N1类(<3.5吨)
在该类小车和轻卡的空气系统布局中,就没有采用高低压EGR系统。
我们知道,加入低压EGR的作用主要是增加EGR率,减轻SCR系统的负担。要是小车中不采用低压EGR的话,势必要采取其他方案。
比如在该设计方案中,后处理新增了NSC(NOx捕捉器),其重要工作原理与DPF类似,只是DPF捕捉和再生的是PM,而NSC处理的是NOx。不得不佩服国六的设计研发人员,使用NSC来减轻SCR的负担和提高NOx的转化效率,真的是太绝了!
N2/3类(>3.5吨)
那么国六的中重型卡车的配置相较于之前有什么变化呢?
其实从上面这幅原理图中,我们可以发现其实并没有发生什么大的变化,有的只是传感器和执行器有所增加。一起来看看都增加了什么吧!
PFM空气流量计——该空气流量计与传统的小车上的HFM工作原理不相同,属与一种文丘里管式的空气流量计。其优点是不受温度影响,且不易堵塞,压降小。所以其安装位置与HFM不同,可以装在中冷之后。
在国四国五大车中,通常采用进气压力温度传感器来模拟进气量,但是误差过大,没有办法满足国六中对进气量精准的需求,所以需要增加空气流量计。
TVA——进气节气门,用于进气路最基本的调节,可在不同工况下采用不同的控制逻辑。
N2/3类(>3.5吨)
空气流量计能够实时反馈进气量,但是是否是每个车辆都会配置呢?其实并不尽然,下面的这个就没有采用空气流量计来计算新鲜进气量,而是采用测算EGR废气量,来反推新鲜进气量。
该空气系统被称为EFM废气流量系统,由于想要通过计算废气量来计算新鲜进气量,并受限于空气流量计不耐高温,所以在EGR系统中不能够直接采用空气流量计,于是EFM系统测算废气流量应运而生。
计算模型:
虽然是采用的模型计算,但是需要EGR下游温度、压差、EGR下游压力,于是对应的几个传感器,也都有布置在EGR废气路上。
以上就是对国六系统的部分介绍,希望帮助大家对国六空气系统有个大致的概念,并在今后对国六的学习中游刃有余!
(文/卡家号:共轨之家)
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